JPS60128954A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの空燃比制ｍ装置に関するものであ
る。

（従来技術） 従来より、エンジンの燃焼室に供給する混合気の空燃比
を、その運転状態に応じて適正な値に制御する技術が種
々提案され、例えば、排気ガスの酸素濃度かう空燃比を
検出する排気センサーを設０、その検出−号に応じてエ
ンジンに供給する空燃比を制御するように゛したものが
ある。しかるに、上記排気センサーはその使用条件等に
よって耐久性に問題があり、長時間適正な検出信号を得
る二左は困難であり、空燃比Ｍ１ｍの精度が低下する結
果、排気ガス対策、燃料消費率の性能を所期の状態に維
持することができない恐れがある。

そこで、特公昭５６−３３５６９号に見られるように、
アイドル時等の定常運転時には空燃比変化に対してエン
ジン回転数は所定の特性でもって変化することから、こ
の定常運転時に常時微小空燃比変動を与え、これに伴う
回転速度変動を検出し、検出回転速度変動幅が設定空燃
比の値となるように調整して、適正空燃比制御を行うよ
うにした技術がある。

上記のような先行技術においては、空燃比を変動させて
エンジン回転数変化を検出し、これに基づいて空燃比補
正値を作成し、空燃比を目標空燃比に移行するについて
、検出のために変化させた空燃比から目標空燃比への移
行を急激に行うと、その変動が大幅なときにはエンジン
運転に大きなトルクショックが生じる問題を有する。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、アイドル時にエンジン回転数
か最高回転数となる空燃比への変化に伴うエンジン回転
数変化に関連する信号を検出し、該検出値に基づいて空
燃比補正値を作成し他の運転領域の空燃比を目標値に制
御するにおいて、空燃比を目標値に移行するについての
急激な空燃比の変動に伴うトルクショックを緩和するよ
うにしたエンジンの空燃比制御装置を提供することを目
的とするものである。

（発明の構成） 本発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンに燃料
を供給する燃料供給手段と、空燃比を変える空燃比変更
手段と、空燃比変化に伴うエンジン回転数変化に関連す
る信号を検出する回転数変動検出手段と、アイドル時に
該回転数変動検出手段の検出値に基づいてエンジン回転
数が最高回転数になるときの空燃比に対して所定膳異な
る目標空燃比を得るための空燃比補正値を作成し該空燃
比補正値により他の運転領域の空燃比を目標値に制御す
る制御手段とを備えたものにおいて、上記制御手段は、
ニ［ンジン回転数が最高回転数になるときの空燃比から
目標空燃比への移行を徐々に行うようにしたことを特徴
とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、アイドル時にエンジン回転数が最高回
転数となる空燃比への変化に伴うエンジン回転数変化に
関連する信号を検出し、該検出値に基づいて空燃比を目
標空燃比とする補正値を作成して他の運転領域の空燃比
を目ｉｓに制御するにおいて、最高回転数での空燃比か
ら徐々に空燃比を増大もしくは減少して目標空燃比とす
るようにしたことにより、この目標空燃比への移行に伴
うエンジン運転のトルクショックを緩和するととセに、
排気ガス対策、燃料消費率の性能を所期の状態に維持す
ることができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は全体構成を示し、エンジン１に吸気を供給する
吸気通路２には、スロットル弁３が配設されエアクリー
ナ４が設けられるとともに、エンジン１に燃料を供給す
る燃料供給手段５を構成する燃料噴射ノズル６が介装さ
れている。上記燃料噴射ノズル６にはコントロールユニ
ット７がらの制御信号が出力されて燃料噴射量が制御さ
れ、空燃比が調整される。

また、上記スロットル弁３にはそのアイドル開度を調整
するアクチュエータ８が連接され、該アクチュエータ８
にはアイドル回転数制御回路９からの制御信号がゲート
回路１ｏを介して出力されて、アイドル時のエンジン回
転数を一定値に制御する公知のアイドル回転数１１Ｊ１
１１装置１１（ＳＩＧ＞が設けられている。上記アイド
ル回転数制御回路９にはエンジン１の回転数を検出する
回転数センサー１２の検出信号およびスロットル弁３の
全開状態を検出するアイドルスイッチ１３の検出信号が
それぞれ入力され、また、ゲート回路１ｏの開閉はコン
トロールユニット７がらのＳｆＧ停止信号によって行わ
れ、この停止信号が出力されていないアイドル時に、回
転数センサー１２の検出回転数が設定値となるようにア
クチュエータ８をフィードバック制御するものである。

上記コントロールユニット７には、上記回転数センサー
１２の検出信号、アイドルスイッチ１３の検出信号に加
えて、吸気通路２の吸気負圧を検出する負圧センサー１
４の検出信号、およびエンジンの始動時を検出する始動
スイッチ１５の検出信号、冷却水温度を検出する水温セ
ンサー１６の検出信号およびタープ等の補機類のオン状
態（使用状態）を検出する補機類スイッチ１７の検出信
号がそれぞれ入力される。このコント０−ルユニット７
は、上記燃料噴射ノズル６に出力する燃料噴射パルスを
調整して空燃比を変更する空燃比変更手段１８と、前記
回転数セーンサ−１２の信号を受けてエンジン回転数変
化に関連する信号を検出する回転数変動検出手段１９と
、前記負圧センサー１４および回転−数変動検出手段１
９の回転数信号を受けて燃料噴射ｉ（燃料噴射パルス幅
）を演算し空燃比変更手段１８に薊御信号を出力し空燃
比を目標値に制御する制御手段２０と、アイドルスイッ
チ１３、始動スイッチ１５、水温センサー１６および補
機類スイッチ１７等の検出信号を受けてアイドル時にお
ける回転数不安定要素を検出する学習停止手段２１とを
有し、また、上記制御手段２０はアイドルスイッチ１３
の信号を受けアイドル運転時に空燃比補正値を作成する
場合には、アイドル回転数制御側１１のゲート回路１０
にＳｒＧ停止信号を出力してその作動を停止するととも
に空燃比をエンジン回転数が最高回転数となる値に変動
させ、この空燃比変化に伴うエンジン回転数変化を回転
数変動検出手段１９の信号によって検出し、この信号に
基づいて空燃比と燃料噴射パルスとの関係をめてエンジ
ン回転数が最高回転数となるときの空燃比に対して所定
量具なる目標空燃比を得るための空燃比補正値を作成し
、学習制御を行わないアイドル時を含む他の運転領域の
空燃比を目標値に制御するについて、この目標値への移
行を徐々に行う一方、上記学習停止手段２１によってエ
ンジンが始動直後の状態、アイドル状態に移行した直後
の状態、冷却水温が設定値より低い冷機状態もしくはク
ーラ等の補機類が使用されている状態などのアイドル回
転数が不安定な状態を検出したときには、この学習停止
手段２１の信号を受けた制御手段２０は上記空燃比補正
値の作成を停止するように構成されている。

第２図は空燃比変化に伴うエンジン回転数変化の特性を
示すものであって、例えばアイドル時のような定常運転
状態では、エンジン回転数は空燃比が１３．５のときに
最高回転数となり、この空燃比よりリーン（例えば１６
）であっても、リッチ（例えば１２）であってもエンジ
ン回転数は低下するものであり、その変化特性は各空燃
比において異なっている。そこで、上記１１１１１手段
１３は、空燃比のリッチ側もしくはリーン側への変化Δ
Ａ／Ｆに対して回転数変動Δｒｐｌが上昇するか低下す
るかを検出し、これがら空燃比が１３．５よりもリッチ
側かリーン側かを判定し、空燃比をエンジン回転数が最
高となる方向に変動させ、エンジン回転数の変動が最も
少ないこともしくは変動が反転する時点を最高回転位置
と判断し、この時の燃料噴射パルスを空燃比の１３．５
に対応する値として字画検出し、これに基づいて実際の
目標空燃比例えば理論空燃比（１４，７＞に制御するべ
く空燃比補正値を作成し、これに対応した燃料噴射パル
スに補正して空燃比制御を行うようにしている。

次に上記コントロールユニット７の作動を、第３図のメ
イン処理ルーチン、第４図の学習処理ルーチンおよび第
５図の割り込み処理ルーチンをそれぞれ示すフローチャ
ートにより説明する。なお、この例においては、空燃比
の学習制御時における空燃比の変動は、第６図に示すよ
うに空燃比（燃料噴射パルス）の基準値αを段階的に所
定量ずつ変えるとともに、この基準値αにおいて補助的
に増減させるようにしたものであって、この補助的変動
βに対応したエンジン回転数の変化が上昇方向か低下方
向かにより、基準値αの変化をリッチ側かり−−ン側に
するかを判断し、エンジン回転数が最高回転数となるよ
うに空燃比を変化させるものである。

第３図はメイン処理ルーチンを示し、スタートしてステ
ップＳ１でイニシャライズを行った後、ステップＳ２な
いしＳ１０で回転数不安定要素によるエンジン回転数変
□動が生起していないアイドル状態かどうかを判断し、
安定したアイドル運転時（各判断がＹＥＳのとき）に学
習処理を行う。まず、ステップＳ２で水温センサー１６
による冷却水温が６０℃以上かを判断し、ＮＯのときを
エンジン冷機時（水温の上昇とともにエンジン回転数が
上昇する）として検出し、ステップＳ３で始動スイッチ
１５によりエンジン始動後にセットされたタイマーが設
定時間ｔ１秒経過したかどうかを判断し、Ｎｏのときを
エンジン始動直後の過渡時（完爆後アイドル回転数まで
上昇する状態）として検出し、ステップＳ４でアイドル
スイッチ１３がオンかどうかを判断し、ステップＳ５で
エンジン回転数が８００　ｒｐｍ以下かどうかを判断し
、両者の判断がＹＥＳのときをエンジン１のアイドル時
として検出し、ステップＳ６でアイドルタイマをセット
し、ステップＳ７で上記アイドルタイマがセットされた
後、設定時間ｔ２秒経過したかどうかを判断し、ＮＯの
ときをアイドル移行直後の過渡時（アイドル回転数に安
定するまでの状態）として検出し、ステップＳ８で補機
類スイッチ１７がオフかどうかを判断し、ＮＯのときを
補機類の使用時（その使用に伴う負荷変動によりエンジ
ン回転数が変動する）として検出し、さらに、ステップ
Ｓ９で後述の学習処理（第４図）からエンジン回転数Ｎ
　（ｎ）を記憶し、ステップＳ１０で前回のエンジン回
転数Ｎ（ｎ−１）との偏差の絶対値をめた回転変動幅が
設定値ΔＮ以下かどうか判断し、Ｎｏのときを例えば点
火プラグの失火等の上記不安定要素以外の要因によって
エンジン回転数が変動し、その回転変動が通常の空燃比
変化に伴う回転変動より大きい回転変動があったときと
して検出するものである。

上記ステップＳ２ないしＳ１０の判断がＹＥＳのとき、
すなわち、安定したアイドリンク状態のと−きには、ス
テップ８１１で学習完了フラッグがセットされているか
どうかを判断する。この学習完了フラッグは第４図の学
習処理ルーチンでセットされるものであり、エンジン１
が始動されて空燃比の学習処理を終了すると、この学習
完了フラッグがセットされ、エンジン停止まで学習は行
わないようにしている。

上記ステップ８１１の判断がＮｏで学習が完了していな
い時には、ステップ８１２でアイドル回転数制御装置１
１のゲート回路１０に対してＳＩＧ停止信号を出力し、
該ゲート回路１０を閉じてアクチュエータ８へのｌ１Ｊ
ｉ１１信号を遮断し５ＩＧｌｉ制御をを不能とし、空燃
比変化に対応して実際にエンジン回転数が変化するよう
にし、学習フラッグをセット（３ｉ３）シてから、ステ
ップ８１４で第４図のルーチンに基づく学習処理を行っ
た後、学門フラッグをクリア（Ｓ１５）シてこのルーチ
ンを終了する。

第４図の学習処理ルーチンは、スタートしてステップ８
１８でイニシャライズを行って、学習前の燃料噴射パル
スτ０　（空燃比）を最終目標の燃料噴射パルス（空燃
比）に補正する補正係数に＝１にするとともに、燃料噴
射パルスの基準値αをメモリから吐出す。ステップ８１
９で合価を演算初期値に設定する。

ステップ３２０から８２５は燃料噴射パルスを基準値α
から補助的βに増加するためのものであって、ステップ
３２０で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し、ス
テップ８２１でエンジン回転数変動幅ΔＮ（ｎ）を演算
し、ステップ８２２でこの値をメモリに記憶する。ステ
ップ８２１の演算は、βを１段大きくした時の回転数Ｎ
（β）から前段の回転数Ｎ（β−１）を引いて、これに
前回の回転変動幅ΔＮ（ｎ−１）を加算したものである
。上記βの値が所定値×（βの全変動段の半数）になっ
たかどうかをステップ８２３で判断し、ＮＯのときには
ステップ８２４でｎをｎ＋１とするとともに、ステップ
Ｓ２５でβをβ＋１として、ステップ８２０に戻ってβ
の増大に伴う回転数変動幅ΔＮ　（ｎ＞を順次演算し１
．それぞれ記憶する。

上記ステップ８２３の判断がＹＥＳでβがＸとなったと
きには、ステップ８２６ないし８３１で燃料噴射パルス
を基準値αに減少する。ステップ８２６でｎをｎ＋１と
するとともに、ステップ８２７でβをβ−１としてから
、ステップ８２８で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α十βに
設定し、ステップＳ２９でエンジン回転数変動幅ΔＮ（
ｎ）を演評し、ステップＳ３０でこの値をメモリに記憶
する。上記ステップ８２９の演算は、βを１段小さくし
た時の回転数Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ（β＋１）を
引いて、これに前回の変動幅ΔＮ（ｎ−１＞を加算した
ものである。上記βの値が０になったかどうかをステッ
プ８３１で判断し、Ｎｏのときにはβを順次減少して上
記ステップを繰返し、βの減少に伴う回転数変動幅ΔＮ
（ｎ）を演算し、それぞれ記憶する。

ステップ８３１の判断がＹＥＳでβ＝０となると、上記
ステップ８２２および８３０で記憶した各回転数変動幅
ΔＮ　（ｎ）をステップ８３２で積算して積算変動量Σ
Δｒｐｓを演算し、この値が正（０以上）かどうかをス
テップ８３３で判断する。この判断がＹＥＳの時には、
空燃比をリッチ側に変化して回転２数が増大方向に変動
したことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する
空燃比が１３．５よりリーンであるので、ステップ８３
４でαをα＋１としてリッチ方向に変動させる一方、上
記判断がＮ。

のときには、空燃比をリッチ側に変化して回転数が減少
方向に変動したことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋α
に対応する空燃比が１３．５よりリッチであるので、ス
テップ８３５でαをα−１としてリーン方向に変動させ
るものである。

ステップ８３６で上記αの値を記憶した後、ステップ８
３７に進んで多値を演算初期値に設定する。

ステップ８３８から８４３は燃料噴射パルスを基準値α
から補助的βに減少するためのものであって、ステップ
８３８で燃料噴射パルスをＴ−Ｔ＋α十βに設定し、ス
テップ８３９でエンジン回転数変動幅ΔＮ（ｎ）を演算
し、ステップ８４０でこの値をメモリに記憶する。ステ
ップ８３９の演算は、βを１段小さくした時の回転数Ｎ
（β）がら前段の回転数Ｎ（β＋１）を引いて、この値
に前回の変動幅ΔＮ（ｎ−１）を加算したものである。

上記βの値が所定値−×（βの全変動段の半数）になっ
たかどうかをステップ８４１で判断し、Ｎｏのときには
ステップ８４２でｎ＠ｎ＋１とするとともに、ステップ
８４３でβをβ−１として、ステップ８３８に戻ってβ
の減少に伴う回転数変動幅ΔＮ　（ｎ）を順次演算し、
それぞれ記憶する。

上記ステップ８４１の判断がＹＥＳでβが−Ｘとなった
時には、ステップ８４４ないし８４９で燃料噴射パルス
を基準値αに増大する。まず、ステップＳ４４でｎをｎ
＋１とするとともに、ステップ８４５でβをβ＋１とし
てから、ステップ８４６で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α
＋βに設定して、ステップ８４７でエンジン回転数変動
幅ΔＮ（ｎ）を演算し、ステップ８４８でこの値をメモ
リに記憶する。ステップ８４７のａｉＩ算は、βを１段
大きくした時の回転数Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ（β
−１）を引いて、これに前回の変動幅ΔＮ’（ｎ−１）
を加算したものである。上記βの値が０になったかどう
かをステップ８４９で判断し、Ｎｏのときにはβを順次
増加して上記ステップを繰返し、βの増大に伴う回転数
変動幅ΔＮ　（ｎ＞を演算し、それぞれ記憶する。

ステップ８４９の判断がＹＥＳでβ−０となると、上記
ステップ８４０および８４８で記憶した各回転数変動幅
ΔＮ（ｎ）をステップ８５０で積算して積算変動ωΣΔ
ｒｐｍを演算し、この値が負（０未満）かどうかをステ
ップ８５１で判断する。この判断がＹＥＳの時には、空
燃比をリーン側に変化して自転数が減少方向に変動した
ことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃
比が１３．５よりリーンであるので、ステップ８４２で
αをα＋１としてリッチ方向に変動させる一方、上記判
断がＮ。

のときには、空燃比をリーン側に変化して回転数が増大
方向に変動したことから、現在の燃料噴射パルスＴ十α
に対応する空燃比が１３．５よりリッチであるので、ス
テップ８５３でαをα−１としてリーン方向に変動させ
るものである。

ステップ８５４で上記αの値を記憶した後、ステップ８
５５でαが２度同一値となったかどうかを判断し、同一
値となっていないときには、エンジン回転数が最高回転
数となる燃料噴射パルス（空燃比）に変化していないも
のであるから、ステップ８１９に戻って、上記ステップ
８５２もしくは８５３で増大もしくは減少されたα、の
値に応じて空燃比を変化させる処理を繰返す。

上記αが２度同一値となって上記ステップ８５５の判断
がＹＥＳの時には、ステップ８５６で補正係数Ｋを演算
し、ステップ８５７で学習完了フラッグをセットする。

この補正係数にの演算は、αが２度同一値となった最高
エンジン回転数時（空燃比１３．５）の燃料噴射パルス
Ｔ＋αの値、学習前の燃料噴射パルスτ０の値および目
標空燃比（例えば１４．７）が既知であることがら、 （Ｔ＋α）：τｏ　Ｋ＝１／１３．５：　１／１４．７
に基づいてめられるものである。

第５図の割込み処理ルーチンはエンジンの運転状態に応
じて燃料噴射パルスを設定するものであり、スタートし
てステップ８６０でイニシャライ゛ズを行った後、エン
ジン回転数の検出処理（Ｓ６１）、吸気負圧の検出処理
（８６２）に基づき、ステップ８６３で基本噴射脅を演
算する。さらに、この基本噴射−に対し、ステップ８６
４がら８６７で水温補正、吸気温補正、高負荷時のエン
リッチ補正、減速時のｔＭｎカット補正を行い、ステッ
プ８６８で基本燃料噴射パルスτ０を演算する。

そして、ステップ８６９でアイドル状態がどうかを判断
し、アイドル時（ＹＥＳ）には学習フラッグがセットさ
れているかどうかを判断しく８７０）、学習フラッグが
セット（ＹＥＳ）され第４図の学習処理が行われている
ときには、ステップ８７１で最終燃料噴射パルスをτ−
丁十α＋βに設定し、学Ｍ　＠＃時の空燃比変動を行う
ための燃料噴射を所定の噴射タイミング（Ｓ１９）で行
う。また、上記ステップ８７０の判断がＮＯで学習が完
了し学習フラッグがクリアされているときには、ステッ
プ８７２ないし８７６で燃料噴射パルスを徐々に目標値
に増大もしくは減少させて、最終的には第４図の学習処
理でめた補正係数Ｋに基づき、ステップ８７７で最終燃
料噴射パルスをτ＝τＯＸＫに設定し、目標空燃比とな
るように燃料噴射を行う。すなわち、ステップ８７２は
８７０の判断がＮｏとなって始めて学習フラッグがクリ
アされたかどうが判断するものであって、この判断がＹ
ＥＳのときには燃料噴射パルスτ−丁十αはアイドル時
のエンジン回転数が最高回転数となるように変化されて
いるものであり、これをステップ８７７で設定される目
標燃料噴射パルスτ＝τＯＸＫに変動させるについて、
まず、ステップ８７３で燃料噴射パルスをτ＝Ｔ＋α＋
γに設定して微量値γだけ変動し、燃料噴射を所定の噴
射タイミング（８７４）で打つた後には、ステップＳ７
５で現在の燃料噴射パルスτ＝Ｔ＋α＋γが目標値τＯ
ＸＫと等しいかどうか判断し、一致していないときには
ステップ８７６で微量値γをγ＋１として変動を一段階
進めてステップ８７５の判断がＹＥＳとなるまで噴射ｆ
ｔを徐々に変動させる。ステップ８７５の判断がＹＥＳ
となって燃料噴射パルスが目標値τＯＸＫとなると、こ
の目標値で燃料噴射を行うとともに、これ以降において
はステップ８７２の判断がＮＯとなってステップ８７７
に基づく燃料噴射を継続する。

さらに、前記ステップ８６９の判断がＮｏでアイドル以
外の時には、ステップ８７８で最終燃料噴射パルスをτ
−τ０×に′に設定し、アイドル以外の運転状態で目標
空燃比となるように燃料噴射を行う。なお、このステッ
プ８７８における補正係数に−は、学習制御でめた補正
係数により補正率の小さな値として大幅な空燃比変動を
避けるようにしている。

上記実施例によれば、アイドル時にエンジン回転数が最
高回転数となるときの空燃比に対して所定量具なる空燃
化を得るための空燃比補正値を作成し、この空燃比補正
値に基づいて他の運転領域の空燃比を制御する際に、空
燃比の移行を徐々に行い、この移行時のトルクショック
を緩和している。

なお、上記実施例では空燃比の変動を基準値αに加えて
補助的変動βにより行い、これに伴う回転数変化に関連
する信号を回転数変動幅ΔＮ　（ｎ）の積算変動量ΣΔ
ｐｐｍによりめ、その検丑精度を向上させるものである
が、制御の簡略化のため、上記補助的変動βを省略して
基準値αのみによる回転数変動量をめ、この回転数変動
量により空燃比を制御しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は空燃比変化に対するエンジン回転数の変動特性
を示す曲線図、 第３図はメイン処理ルーチンを示すフローチャート図、 第４図は学習処理ルーチンを示すフローチャート図、 第５図は燃料噴射を行う割込み処理ルーチンを示すフロ
ーチャート図、 第６図は第４図における空燃比の変動例を示す説明図で
ある。 １・・・・・・エンジン　５・・・・・・燃料供給手段
７・・・・・・コントロールユニット １８・・・・・・空燃比変更手段 １９・・・・・・回転数変動検出手段 ２０・・・・・・制御手段 ＠１図 ＠２図 ｍ６図 研聞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と空燃比
   を変える空燃比変更手段と、空燃比変化に゛伴うエンジ
   ン回転数変化に関連する信号を検出する回転数変動検出
   手段と、アイドル時に該回転数変動検出手段の検出値に
   基づいてエンジンｎ転数が最高回転数になるときの空燃
   比に対して所定船具なる目標空燃比を得るための空燃比
   補正値を作成し該空燃比補正値により他の運転領域の空
   燃比を□目標値に制御する制御手段とを−えたエンジン
   の空燃比制御装置において、上記制御手段は、エンジン
   回転数が最高回転数になるときの空燃比か′ら目標空燃
   比への移行を徐々に行うように構成されていることを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。